I. Con người
1. Tổng quan
2. Các kênh vào ra thông tin
3. Trí nhớ con người và ảnh hưởng đến quá
trình giao tiếp
4. Lập luận và giải quyết vấn đề
II. Máy tính
72 trang |
Chia sẻ: nyanko | Lượt xem: 1558 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Chương 2: Các yếu tố then chốt trong tương tác người máy, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
CHƯƠNG 2: CÁC YẾU TỐ
THEN CHỐT TRONG TƯƠNG
TÁC NGƯỜI MÁY
I. Con người
1. Tổng quan
2. Các kênh vào ra thông tin
3. Trí nhớ con người và ảnh hưởng đến quá
trình giao tiếp
4. Lập luận và giải quyết vấn đề
II. Máy tính
1
Các thành phần chính của hệ
tương tác
2
Đặc điểm tâm sinh lý của con
người
• Con người có khả năng:
– Thu nhận thông tin qua các hệ thống giác
quan (Perceptual Systems)
– Xử lý thông tin thông qua các hệ thống vận
động (Motor systems)
– Lưu trữ thông tin trong ký ức (Memory
system)
• Cảm xúc, trạng thái ảnh hưởng đến
khả năng của con người
• Khả năng của con người là hữu hạn
Ràng buộc khi thiết kế hệ tương tác
cho người dùng con người
3
Mục đích nghiên cứu
• Tìm hiểu nhận thức và cách thức xử lý
thông tin của con người
• Phân tích các khả năng của con người
Trên cơ sở đó, xây dựng
các phần mềm tiện dụng
4
visual, auditory
smell
haptics
tactile
taste
proprioception
2. Các kênh vào ra thông tin
2. Các kênh vào ra thông tin
Thị giác
Thính giác
Xúc giác
Vị giác
Khứu giác
Cảm nhận
Hành động căn
cứ vào xúc giác
Nói
Bằng lời
Không lời
Thơ
Biểu cảm trên khuôn mặt
Cử chỉ tay
Cử chỉ thân thể
Cử động mắt
Điều khiển hơi thở
Điều khiển thần kinh
EEG: Electroencephalography
Tín hiệu sinh học
Nhịp tim
EMG: Electromyography
GSR: Galvanic Skin Response
2.1. Thị giác
7
Tương tác qua thị giác
• Xem xét sự phụ thuộc của cảm nhận thị giác vào
– Kích thước hay khoảng cách tương đối giữa đối tượng
quan sát và mắt
– Độ sáng và độ tương phản của đối tượng
– Khả năng và hạn chế của hệ thống thị giác
8
a. Cảm nhận ánh sáng
• Trên võng mạc có hai
loại tế bào
– Tế bào hình que: nhạy
cảm với ánh sáng, cho
phép nhìn thấy đối
tượng trong điều kiện
ánh sáng yếu
– Tế bào hình nón: kém
nhạy cảm với ánh sáng
• Có ba loại tế bào hình
nón cho phép cảm nhận
ánh sáng với bước sóng
khác nhau, giúp ta cảm
nhận được màu sắc: đỏ,
xanh lá cây và xanh
lam
9
b. Cảm nhận về kích thước
• Góc nhìn:
– là góc giới hạn bởi hai đường thẳng từ đỉnh và chân đối
tượng đi qua tâm nhìn
– thường được đo bằng độ/phút/giây
– Phụ thuộc vào kích thước của đối tượng và khoảng cách
từ đối tượng đến mắt
10
Cảm nhận về kích thước
• Hai đối tượng cùng khoảng cách, đối tượng nào
có kích thước lớn thì sẽ nhìn tốt hơn (ảnh trên
võng mạc sẽ lớn hơn)
• Như vậy:
– Nếu góc nhìn quá nhỏ: không có cảm nhận về đối tượng
– Độ nhìn: Khả năng một người bình thường cảm nhận
được các chi tiết của đối tượng
– Luật hằng số của kích thước: ví dụ: cảm nhận về chiều
cao của con người là không đổi, cho dù họ có chuyển
động ra xa hoặc lại gần
Sự cảm nhận về kích thước liên quan đến các
yếu tố khác hơn là góc nhìn
11
c. Cảm nhận độ sáng tối
• Độ sáng tối là đáp ứng chủ quan của mức độ
sáng
• Phụ thuộc vào:
– Số tia sáng phát ra từ đối tượng
– Tính chất phản xạ của bề mặt đối tượng
• Độ tương phản: độ nổi của đối tượng so với nền
• Hệ thống thị giác có khả năng tự điều chỉnh với
các thay đổi về độ sáng tối
• Độ nhìn tăng khi mức sáng tăng
• Khi mức sáng tăng thì độ lập lòe cũng tăng
Chú ý khi sử dụng các thiết bị hiển thị với mức
sáng cao
12
Cảm nhận độ sáng tối
13
Cảm nhận độ sáng tối
14
d. Cảm nhận màu
• 3 thành phần cơ bản
– Hue: Sắc thái của màu
– Intensity: Cường độ màu
– Saturation: Độ bão hòa
• Nguồn sáng đơn sắc:
– Sắc thái phụ thuộc vào bước
sóng của ánh sáng
– Độ bão hòa thay đổi nếu tăng
lượng ánh sáng trắng
• Số màu mà mắt có thể cảm
nhận được: hàng triệu màu
• Có một số trường hợp mù màu
(8% đàn ông, và 1% phụ nữ)
15
Khả năng, hạn chế của cảm nhận màu
• Phụ thuộc vào ý thức chủ quan
• Phụ thuộc vào chuyển động tương đối
• Hệ thống thị giác có khả năng điều chỉnh để ảnh
hiện rõ trên võng mạc
• Màu sắc, độ sáng tối cũng thường được cảm nhận
theo hằng số, bất chấp sự thay đổi của độ sáng
• Vì thế mắt người có thế giải quyết được một số
trường hợp nhập nhằng
• Tuy nhiên sự điều chỉnh có thể dẫn đến ảo giác
đánh lừa
16
Hiệu ứng Muller layer và hiệu ứng
Ponzo
17
Muller layer: Đường nào dài hơn ?
Ponzo: Đường nào dài hơn ?
Kết hợp hiệu ứng Ponzo và Muller-
Layer
18
2.2. Thính giác
• Là giác quan thứ hai, xong ít được sử dụng hơn
thị giác trong HCI
19
Cảm nhận về âm thanh
• Cảm nhận âm thanh
– Âm thanh là gì ?
– Độ vang, tần số, âm sắc
– Tai người có thể nghe
trong khoảng : 20Hz –
15KHz
– Các tần số khác nhau sẽ
kích thích các hoạt động
trên các vùng khác
nhau của não và gây
nên các xung động khác
nhau.
– Khi cảm nhận thông tin,
hệ thống thính giác cần
phải tiến hành lọc để
loại bỏ tiếng ồn chỉ giữ
lại thông tin hữu ích
20
If a tree falls in the forest
and nobody is there to hear
it, will it make a sound?
Thiết kế âm thanh trong tương tác
• Bài tập tại lớp: Đề xuất một số ý tưởng thiết kế
giao diện tương tác thông qua âm thanh một
cách hiệu quả
– Speed sound
– Non-speed sound
21
2.3. Xúc giác
• Xúc giác: giác quan thứ 3 trong tương tác người -
máy
• Cung cấp
– các thông tin có tính sống còn về môi trường
– phương tiện chính trong hồi đáp
• Việc cảm nhận thông qua da:
– Cảm nhận nhiệt
– Cảm nhận sức căng do áp suất
– Cảm nhận cơ khí: đáp ứng nhanh và đáp ứng chậm
22
Bài tập
• Thương mại điện tử gặt hái được nhiều thành
công ở một số nhóm mặt hàng, chẳng hạn như
dịch vụ du lịch, sách, đĩa CD, thiết bị điện tử và
thực phẩm.
• Tuy nhiên, ở một số nhóm mặt hàng khác như
quần áo, thương mại điện tử lại ít thành công
hơn, tại sao?
23
2.4. Dịch chuyển
• Nhấn phím để đáp ứng một yêu cầu
– Kích thích được cảm nhận bởi hệ thống cảm nhận
– Truyền thông tin đến não
– Xử lý yêu cầu
– Khởi tạo đáp ứng
– Não truyền lệnh đến các bộ phận tương ứng
• Mỗi hành động cần một thời gian: thời gian phản
ứng và thời gian dịch chuyển
• Thời gian phản ứng phụ thuộc vào các thể : tình
trạng sức khỏe, tuổi tác
24
Luật Fitt về sự dịch chuyển
• Tốc độ và độ chính xác của chuyển động là hai
yếu tố quan trọng khi thiết kế hệ tương tác
• Ví dụ: Xem xét thời gian chi phí để dịch chuyển
đến một đích cụ thể trên màn hình (phím lệnh,
biểu tương trên menu, etc )
25
Đích
D
X0 X1 X2
L
T = I log2 2D/L với :
I = -(s + c +m)/log2 100 ms
- D : khoảng cách dịch chuyển
- L: kích thước đích
-Xi: k/c dịch chuyển sau i lần
Xi = x Xi-1
- Vì X0= D => Xn =
nx D
- Xn L/2 => n x D L/2
- n = -log2 (2D/L)/log2
= s + c + m
Luật Fitt về sự dịch chuyển
• Tốc độ và độ chính xác của chuyển động là hai
yếu tố quan trọng khi thiết kế hệ tương tác
• Ví dụ: Xem xét thời gian chi phí để dịch chuyển
đến một đích cụ thể trên màn hình (phím lệnh,
biểu tương trên menu, etc )
26
Đích
D
X0 X1 X2
L
T = I log2 2D/L với :
I = -(s + c +m)/log2 100 ms
Thời gian chạm đích chỉ
phụ thuộc vào tỉ số D/L
(khoảng cách phải nhỏ,
đích phải lớn
Novint:
Pioneering Interactive 3D touch product
27
Các loại bộ nhớ
• Bộ nhớ cảm nhận
(sensory memory)
• Bộ nhớ ngắn hạn:
hay bộ nhớ làm
việc (short term
memory)
• Bộ nhớ dài hạn:
(longterm
memory)
28
Ví dụ
• Trong vòng 3 giây, hãy thử tìm xem có bao nhiêu
số 3 trong văn bản sau:
1281768756138976546984506985604982826762
9809858458224509856458945098450980943585
9091030209905959595772564675050678904567
8845789809821677654876364908560912949686
3.1. Bộ nhớ cảm nhận
• Bộ nhớ cảm nhận: chứa các kích thích nhận được
từ các giác quan như nghe, nhìn, sờ mó
• Mỗi giác quan có bộ nhớ cảm nhận riêng tại đó
các kích thích được mã hóa
• Thông tin trong bộ nhớ cảm nhận được lưu theo
cách viết đè
• Thông tin từ bộ nhớ cảm nhận được đưa qua bộ
lọc để chuyển đến bộ nhớ ngắn hạn
• Thời gian lưu lại thông tin
– Bộ nhớ thị giác: 200ms
– Bộ nhớ thính giác: 1500ms
30
3.2. Bộ nhớ ngắn hạn
• Thời gian truy cập: nhanh (700ms)
• Hư hỏng: nhanh (200ms)
• Khả năng hạn chế: 7+/-2 chữ số
31
3.3. Bộ nhớ dài hạn
• Các đặc trưng của bộ nhớ dài hạn:
– Cấu trúc tuyến tính
– Truy nhập chậm: 1/10 s
– Hư hỏng: chậm
– Khả năng không hạn chế
– Thông tin biểu diễn qua mạng ngữ nghĩa, frame, hoặc
luật sản xuất,. . .
• Hai kiểu bộ nhớ LTM:
– Rời rạc (Episotic): bộ nhớ tuần tự các sự kiện
– Ngữ nghĩa (Semantic): bộ nhớ có cấu trúc của các sự
kiện, khái niệm và kiểu.
• Thông tin trong bộ nhớ ngữ nghĩa lấy từ bộ nhớ
rời rạc
32
Quá trình xử lý thông tin
33
4.1. Lập luận
• Lập luận: Là một quá trình sử dụng tri
thức đã có để dựng nên kết luận hay
suy diễn điều mới trong lĩnh vực quan
tâm
• Các kiểu lập luận
– Suy luận
– Quy nạp
– Phản chứng
• Lấy ví dụ một số kiểu lập luận ?
34
Lập luận suy luận
• Dạng suy luận: IF [conditions] THEN [actions]
• Đưa ra kết luận cần thiết 1 cách logic từ các giả
thiết:
– If it is Friday then she will go to work
– It is Friday therefore she will go to work.
• Kết luận logic không nhất thiết phải đúng
– If it is raining then the ground is dry
– It is raining therefore the ground is dry
35
Wason card problem
• Có 4 thẻ bài: A, B, 4, 7. Trên mỗi mặt của thẻ bài
là một chữ cái và một chữ số ở mặt còn lại
• Hỏi cần phải lật mặt thẻ nào để xác định khẳng
định sau là sai: Nếu một card có một nguyên âm
ở một mặt, thì mặt sau của nó sẽ là một số chẵn
36
A B 4 7
a. Suy luận quy nạp
• Quy nạp: suy diễn từ cái đã biết sang cái chưa
biết
• Ví dụ: Nếu nhìn thấy một con voi có vòi => tất
cả các con voi đều có vòi
• Cách suy luận này không phải lúc nào cũng đáng
tin cậy
• Tuy nhiên con người thích suy luận tích cực hơn
tiêu cực hoặc phủ định
37
b. Suy luận phản chứng
• Phản chứng: Đưa ra các giải thích về sự kiện
quan sát
• Ví dụ: Sam thường lái xe rất nhanh khi say rượu
– Khi gặp Sam lái xe nhanh => Sam đang say rượu
Điều này không phải lúc nào cũng đúng: Sam có thể lái
xe nhanh do vội
– Con người luôn suy luận như vậy: Nếu như có một sự
kiện E xảy ra tiếp theo một hành động A => hành động
A luôn gây ra sự kiện E.
=> lưu ý trong thiết kế tương tác
38
4.2. Giải quyết vấn đề
• Lập luận: phương tiện để suy diễn thông tin mới
từ cái đã biết
• Giải quyết: Quá trình tìm lời giải cho một nhiệm
vụ chưa biết với các tri thức đã có
• Để giải quyết vấn đề: con người phải có khả năng
thích nghi thông tin đã có để xử lý thông tin mới
• Cách thức giải quyết vấn đề
– Lý thuyết Gestalt: ~1920
– Lý thuyết không gian: ~1970
39
a. Lý thuyết Gestalt
1. Tính tương tự (similarity)
2. Tính gần nhau (proximity)
3. Tính liên tục (continuation)
4. Tính đóng (closure)
40
Christian Freiherr von Ehrenfels
1859 - 1932
Similarity
41
Proximity
42
Continuation
43
Closure
44
Hình sau sử dụng các nguyên lý
Gestalt nào ?
45
Ứng dụng nguyên lý Gestalt trong thiết
kế Web
46
Các nguyên lý nào được
sử dụng trong việc thiết
kế trang web này?
Ứng dụng nguyên lý Gestalt trong thiết
kế Web
47
Similarity/Proximity/Symmetry
Ứng dụng nguyên lý Gestalt trong thiết
kế Web
48
Similarity/Proximity/Continuation
Ứng dụng nguyên lý Gestalt trong thiết
kế Web
49
Proximity/Good Continuation
Ứng dụng nguyên lý Gestalt trong thiết
kế Web
• Cung cấp các thông tin ít xuất hiện để giúp người
đọc hình dung cách trang web tổ chức việc hiện
thị nội dung trước khi người đọc tập trung vào
các thông tin có tần suất xuât hiện cao trên trang
web như văn bản và hình ảnh
• Điều này được minh chứng thông qua việc làm
mờ nội dung chi tiết của trang web
50
Ứng dụng nguyên lý Gestalt trong thiết
kế Web
51
Dễ dàng phân biệt
các nhóm phần tử
khác nhau mà không
cần xem nội dung chi
tiết
Ứng dụng nguyên lý Gestalt trong thiết
kế Web
52
b. Lý thuyết không gian bài toán
• Newell and Simon: General Problem Solver (GPS)
• Tập trung vào không gian bài toán
– Các phát biểu của bài toán
– Giải quyết vấn đề: Khởi tạo các phép phát biểu này bằng
các phép dịch chuyển hợp lý
– Bài toán có trạng thái đầu, trạng thái đích
– Để đạt đến trạng thái đích => cần thực hiện phép dịch
chuyển
– Sử dụng các heuristic để lựa chọn phép dịch chuyển
53
Chess: of Human and artificiel
intelligent
54
Deepblue
Carnegie Mellon and move to IBM Research
Garry Kimovich Kasparov
CHƯƠNG 2: CÁC YẾU TỐ
THEN CHỐT TRONG TƯƠNG
TÁC NGƯỜI MÁY
I. Con người
II. Máy tính
1. Máy tính với khả năng tương tác trực tiếp
2. Thiết bị vào
3. Thiết bị ra
4. Khả năng xử lý thông tin và ảnh hưởng tới
quá trình tương tác
55
1. Tổng quan
• « Máy tính là một thành phần tham gia tương tác,
thực hiện chương trình » - W. Thimbleby
• Các thành phần của một hệ thống máy tính tiêu biểu
– Thiết bị vào ra
• Bàn phím
• Chuột
• Màn hình
• Loa
– Bộ nhớ
• RAM, HD, CD
– Bộ xử lý
• Batch
• Online
56
Quan tâm đến ảnh hưởng của
chúng tới thiết kế tương tác
a. Bàn phím
• QWERTY
57
a. Bàn phím
• Bàn phím chữ cái
58
a. Bàn phím
• DVORAK
59
a. Bàn phím
• MALTRON: Thiết kế đặc biệt, tránh tổn
thương cổ tay của người dùng
60
Bài tập
• Tìm điểm khác biệt trong nguyên tắc thiết kế:
– Cho việc bấm phím nhanh
– Thuận lợi cho việc nhớ (PIN Code)
61
Calculator ATM keyboard Mobile phone
keyboard
b. Chữ viết tay
• Nhận dạng chữ viết
tay
• Đầu vào: chuyển
thành file văn bản
• Khó khăn:
– độ chính xác nhận dạng
chưa cao
– Số lượng cá thể lớn
• Ưu điểm:
– Hệ thống dựa vào chữ
viết thường nhỏ hơn
– Các phím nhỏ thì khó
dùng và chóng mệt
62
c. Tiếng nói
• Nhận dạng tiếng nói
• Tốc độ nhận dạng: 90%
• Ưu điểm:
– Tự nhiên
– Dễ sử dụng
• Nhược điểm:
– Thiếu chính xác
– Sai lỗi chính tả
63
d. Thiết bị trỏ và định vị
• Chuột
• Trackball
• Joystick
64
3. Thiết bị ra
• Màn hình:
– CRT(Cathode Ray Tube): Dòng điện tử bắn ra từ súng
điện tử và đập vào màn hình phủ photpho gây ra phát
quang: Mỏi mắt, chóng mệt do sự nhấp nháy, cồng kềnh
– LCD: Sử dụng công nghệ tinh thể lỏng: tốn ít năng
lượng, gọn nhẹ: không có phóng xạ, có khả năng hiển
thị từng điểm ảnh, cường độ sáng thấp nên ít nhấp
nháy, giảm mỏi mắt
– Màn hình cảm ứng
• Máy in
• Loa
• v.v.
65
4. Bộ nhớ
• Ngắn hạn: RAM
• Dài hạn: HD, CD
66
5. Xử lý thông tin
• Tốc độ xử lý : nếu tốc độ xử lý quá chậm =>
phản hồi thông tin chậm
• Để thiết kế hiệu quả, cần xem xét:
– Giới hạn của khả năng tính toán
– Giới hạn của kênh lưu trữ
– Giới hạn về khả năng đồ họa
– Dung lượng mạng khi thiết kế các phần mềm hoạt động
trên môi trường mạng
67
Kết chương
• Các nhân tố then chốt trong hệ tương tác người
máy:
– Con người
– Máy tính
• Nghiên cứu khả năng, giới hạn, đặc tính của từng
nhân tố
– Kênh vào ra
– Bộ nhớ
– Xử lý thông tin
• Các lưu ý khi thiết kế tương tác để đảm bảo tính
tiện dụng
68
Thảo luận
• Xác định các thiết bị đầu vào và đầu ra cho các
hệ thống dưới đây.
– Hệ thống xử lý văn bản cầm tay (portable word
processor)
– Hệ thống thông tin du lịch (Tourist Information system)
– Hệ thống điều khiển lộ trình bay (air traffic control
system)
• Đối với mỗi hệ thống, phân tích và so sánh và
đánh giá tại sao các thiết bị truyền thống như:
bàn phím, chuột, và màn hình CRT không phù
hợp trong các hệ thống đó.
69
Portable word processors
• Input:
• Output:
• Ưu điếm:
• Nhược điểm
70
Tourist Information system
• Input:
• Output:
• Ưu điếm:
• Nhược điểm
71
Air traffic control system
• Input:
• Output:
• Ưu điếm:
• Nhược điểm
72